CT3420_Afvalwaterbehandeling2008

5/25/2018 CT3420_Afvalwaterbehandeling2008

1/64

Afvalwater-behandeling

CIVIELE GEZONDHEIDSTECHNIEK - CT3420

A

B

C

D

E

A. ZuigleidingB. MembraanpompC. DrukleidingD. ZandreservoirE. Zandafvoer (karretje)

A

B

C

D

dwarsdoorsnede langsdoorsnede

rooster

snijrooster

zandvanger

bezinkingstank

slibverwerking

Q

Q

Q

zandvanger

bezinkingstank

slibverwerking

Q

a. zandvanger in waterlijn met staafrooster

b. zandvanger in waterlijn met snijrooster

zandvanger

bezinkingstank

QQ

slib

slibverwerking

c. zandvanger in de sliblijn

vulmateriaal

anarobebiologischehuid

arobebiologischehuid

afvalwater

anorganische stoffen

CO2H

2S

NH3

O2organisch materiaal

lucht

C BA

A - Rooster

B - GootC - Omloopgoot


2/64

2

CIVIELEGEZONDHEIDSTECHNIEK- CT3420AFVALWATERBEHANDELING

Inhoudsopgave

Ten geleide 5

1. Inleiding 7

1.1 Waterverontreiniging

1.2 Wettelijk kader

1.3 Kosten

2. Samenstelling afvalwater 8

2.1 Water en verontreinigingen

2.2 Afvalwater

2.3 Afvalwaterproductie

2.4 Samenstelling

2.5 Soorten verontreinigingen

2.6 Industrieel afvalwater

2.7 Organische en anorganische stoffen

2.8 Afmetingen en bezinkbaarheid

2.9 Slib

2.10 Zuurstof

2.11 Zuurstofverbruikende stoffen

2.12 Biochemisch zuurstofverbruik (BZV)

2.13 Chemisch zuurstofverbruik (CZV)

2.14 Kjeldahl-stikstof

2.15 Hyginische aspecten

2.16 Lozingseisen

2.17 Hergebruik3. Ontwerpuitgangspunten 15

3.1 Biologische capaciteit

3.2 Hydraulische capaciteit

3.3 Gegevens van Nederlandse rwzis

4. Rioolwaterzuiveringsinrichtingen, algemene aspecten 16

5. Roosters 18

5.1 Algemeen

5.2 Staafroosters

5.3 Dimensionering van staafroosters

5.4 Spleetwijdte

5.5 Continurooster

5.6 Zeven

5.7 Snijroosters

5.8 Roostervuilverwerking

6. Zandvangers 20

6.1 Algemeen

6.2 Dimensionering

6.3 Gootzandvanger

6.4 Vlak- of Dorr-zandvanger

6.5 Hydrocycloon


3/64

3

CIVIELEGEZONDHEIDSTECHNIEK- CT3420 AFVALWATERBEHANDELING

7. Voorbezinking 23

7.1 Inleiding

7.2 Bezinking in de praktijk

7.3 Ontwerpaspecten

7.4 Ronde tanks

7.5 Rechthoekige tanks

8. Oxydatiebedden 27

8.1 Algemeen

8.2 Biologische huid

8.3 Vulmateriaal

8.4 Constructieve aspecten

8.5 Zuurstofvoorziening

8.6 BZV-belasting

8.7 Spoelwerking

8.8 Recirculatie 8.9 Slibproductie en bezinking

8.10 Dimensionering

9. Actief-slibproces 34

9.1 Algemeen

9.2 Biologische stofwisseling

9.3 Slibbelasting

9.4 Actief-slib

9.5 Dimensionering

9.6 Zuurstofverbruik

9.7 Beluchtingssystemen

9.8 Uitvoeringsvormen

9.9 Nabezinking

10. Stikstofverwijdering 47

10.1 Algemeen

10.2 Nitricatie

10.3 Denitricatie

10.4 Toepassingen

10.5 Dimensionering

11. Fosfaatverwijdering 48

11.1 Algemeen

11.2 Chemische precipitatie 11.3 Biologische defosfatering

11.4 Dimensionering

12. Vergaande behandeling 50

12.1 Algemeen

12.2 Diepbedlter

12.3 Chloring

13. Indikking van slib 51

13.1 Algemeen

13.2 Slibsamenstelling

13.3 Slibhoeveelheden


4/64

4


13.4 Indikking

13.5 Gravitatie-indikker

13.6 Mechanische indikking

14. Slibgisting 54

14.1 Algemeen

14.2 Theorie

14.3 Uitvoeringsvormen (in historisch perspectief)

14.4 Drogestofafbraak

14.5 Dimensionering

14.6 Uitvoering

15. Slibverwerking 58

15.1 Algemeen

15.2 Conditionering

15.3 Slibontwatering

15.4 Thermische behandeling16. Bedrijfsvoering 59

16.1 Inleiding

16.2. Energie

16.3 Chemicalin

16.4 Personeel

16.5 Milieuhinder

16.6 Afvalstoffen

16.7 Automatisering

17. Ontwerpaspecten 61

17.1 Inleiding

17.2 Projectmanagement

17.3 Hulpmiddelen

17.4 Alternatieven/keuzes

17.5 Onderzoek, testen

17.6 Vergunningen

17.7 Civiele aspecten

18. Kosten 63

18.1 Inleiding

18.2 Investeringen

18.3 Bedrijfskosten

18.4 Totale kosten


5/64

5


Ten geleide

De colleges afvalwaterbehandeling hebben tot doel om inzicht te geven in de processen en de technieken

die worden toegepast in de afvalwaterbehandeling, waarbij aandacht wordt besteed aan de uitgangspun-

ten, randvoorwaarden, basiscondities en procesprestaties. Ook wordt de onderlinge samenhang uitge-legd. Hierna is het voor de student mogelijk om een rioolwaterzuiveringsinrichting (rwzi) schematisch op

te zetten en de verschillende bedrijfsonderdelen te ontwerpen. Deze handleiding is dus bedoeld om de

basisprincipes van de behandeling van afvalwater inzichtelijk te maken.

Daartoe zijn nodig:

- de kennis van de samenstelling van afvalwater;

- de eisen die gesteld worden aan het gezuiverde afvalwater (het efuent), en de gehele rwzi;

- de opzet van de rwzi uitgaande van verschillende behandelingsconcepten;

- de werking en de toepassing van zuiveringstechnieken.

Deze handleiding lijkt in diverse opzichten op een kookboek; zoals in elk kookboek vormen de ingredinten,

technieken en recepten de hoofdzaak. De ingredinten van de afvalwaterbehandeling zijn het afvalwater

zelf, bacterieculturen, en zuiveringschemicalin. De technieken zijn onder te verdelen in fysische, chemi-

sche, fysisch-chemische, en biologische (arobe en anarobe) zuiveringstechnieken. Uiteindelijk zijn er

diverse recepten om afvalwater te behandelen. Hierbij maakt het zuiveringsconcept (conguratie van de

verschillende zuiveringstechnieken) het onderscheid.

Van het grootste belang bij de afvalwaterbehandeling is dat het efuent (het gezuiverde afvalwater) dat

de rwzi verlaat en op oppervlaktewater wordt geloosd, voldoet aan de lozingseisen. Daarbij wordt door de

zuiverende waterbeheerders (de hoogheemraad-, wateren zuiveringsschappen) veelal gestreefd naar een

milieuvriendelijk(e) of duurzaam ontwerp en bedrijfsvoering tegen de laagste maatschappelijke kosten.

Als basis voor de kennisvergaring kan worden gebruikgemaakt van het ONDEO-Degremont Handbook on

Water and Wastewater Treatment (studenten kunnen dit boek op internet inzien en hoofdstukken daarvan

downloaden). Per onderwerp zijn de belangrijkste hoofdstukken en paragrafen cursief aangegeven.

Voor verdieping van de kennis wordt verwezen naar het handboek Wastewater Engineering, Treatment

and Reuse, 4th edition, Metcalf and Eddy, 2003, ISBN 0-07-112250-8. Dit boek wordt ook gebruikt in de

vervolgcolleges in de Mastersstudie.


6/64

6



7/64

7


1. Inleiding

1.1 Waterverontreiniging

Water is n van de belangrijkste voorwaarden

voor leven op aarde. Het komt in drie aggrega-

tievormen in de natuur voor (sneeuw/ijs, vloei-

stof, waterdamp/stoom). Het merendeel van het

transport van stoffen wordt verzorgd door water.

In water lossen zeer veel stoffen op. Ook heeft

water een zeer groot vermogen om warmte op

te nemen.

Water vervult in onze maatschappij tal van functies

als basis voor een natuurlijk leefmilieu en meer

speciek ten behoeve van menselijke activitei-

ten, zoals huishoudelijk, industrieel en agrarisch

gebruik, visserij, transport en recreatie.

Belangrijk element bij het menselijk gebruik is dat

het water daarbij wordt vervuild met verontreinigin-

gen. Hierdoor wordt de kwaliteit van het water in de

verschillende compartimenten van de waterkring-

loop (grondwater, oppervlaktewater) benvloed.

Een van de meest pregnante voorbeelden van

een verstoorde kringloop wordt gegeven door de

lozing van ongezuiverd huishoudelijk en industrieel

afvalwater op oppervlaktewater. In vele gevallen isde natuurlijke opvangcapaciteit dermate beperkt

dat er een verstoring van de natuurlijke functies

optreedt.

In Nederland bedroeg de omvang van de ruwe

vervuiling in 1970 ca. 50 x 106 inwonerequiva-

lenten, waarvan ca. 30 35 x 106van industrile

omvang (hiervan belandde circa 45 x 106 in het

oppervlaktewater). In 2000 was het totaal gedaald

tot circa 35 x 106 i.e. met name door industrile

saneringen; door de bouw van zuiveringsinstal-

laties liep de vervuiling van het oppervlaktewater

terug tot circa 5 x 106i.e.

1.2 Wettelijk kader

In 1970 is de Wet Verontreiniging oppervlaktewater

tot stand gekomen. De WVO heeft ten doel om de

kwaliteit van oppervlaktewateren, zoals sloten,

kanalen, rivieren en meren te beschermen met het

oog op de verschillende functies, die deze wateren

in onze samenleving vervullen, zoals de drink-,zwem- en recreatiewaterfunctie, de functie water-

voorziening voor de land- en tuinbouw en voor de

industrie en de ecologische functie. Vanuit deze

raamwet zijn allerlei organen belast met de taak

van het zuiveren van het ingezamelde afvalwater,

soms als provincie, soms als waterschap of zuive-

ringsschap (zie guur 1.1). De industrien kunnen

hun afvalwater voor lozing op het oppervlaktewater

zelf zuiveren of dit gezamenlijk met het huishoude-

lijk afvalwater via de rioolstelsels ter behandeling

aanbieden aan de zuiveringsbeheerders.

Via de WVO bestaat de mogelijkheid hefngen op

te leggen bij de lozing van verontreinigingen con-

form het principe de vervuiler betaalt. Doel van

de hefngen is het bestrijden van de kosten van de

waterkwaliteitsbeheerders voor de maatregelen,

die zij nemen tot tegengaan en voorkomen van

verontreiniging van oppervlaktewateren. Grond-

slag voor de hefngen zijn de hoeveelheid en

de hoedanigheid van de afvalstoffen die worden

geloosd.

Afvalstoffen die aan de hefng zijn onderworpen bij

lozing op de riolering of op oppervlaktewater zijn

Figuur 1.1 - De inrichting van het waterkwaliteits- beheer in Nederland (2004)

1

2

3

4

5

67

9

10

11

12 1314

1516 17

18

1 Hollands Noorderkwartier 2 Waterschap Friesland 3 Noorder Zijlvest 4 Hunze en Aas 5 Zuiderzeeland 6 Reest en Wieden

7 Velt en Vecht 8 Groot Salland 9 Regge en Dinkel10 Veluwe

11 Rijn en IJssel12 Hoogheemraadschap van Rijnland13 Amstel Gooi en Vecht14 Vallei en Eem15 Stichtse Rijnlanden

16 Delfland17 Schieland18 Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden19 Rivierenland

20 Alm en Bieschbosch21 Aa en Maas22 De Zeeuwse Eilanden23 Waterschap Brabantse Delta

24 De Dommel25 Peel en Maasvallei26 Zeeuws-Vlaanderen27 Roer en Overmaas

19

2021

22

23

24

25

26

27


8/64

8


- zuurstofbindende stoffen

Voor hefngen wordt als rekeneenheid voor

zuurstofbindende stoffen het begrip inwone-

requivalent (i.e.) gebruikt; dat wil zeggen het

gemiddelde zuurstofbindende vermogen van

de afvalstoffen, die per inwoner per etmaal met

het afvalwater worden afgevoerd.

- andere stoffen (zware metalen)

Als rekeneenheid voor andere stoffen wordt het

begrip vervuilingseenheid (v.e.) gehanteerd.

Naast zuurstofbindende stoffen gaat de aandacht

de laatste jaren ook in toenemende mate uit naar

bemestende stoffen, zoals fosfaat en stikstof. Hier-

aangaande zijn in 1988 en 1990 via het Rijn- en

Noordzee-Actieplan internationale afspraken ge-

maakt die hebben geleid leiden tot een aanzienlijke

reductie van fosfaat- en stikstofemissies.

In de afgelopen jaren heeft de regelgeving steeds

meer een Europees karakter gekregen. Zo stelt

de Europese richtlijn ten aanzien van stedelijk

afvalwater eisen ten aanzien van de vervuilende

stoffen in het efuent. In de nabije toekomst zal

de Kaderrichtlijn Water vanuit een stroomgebied-

benadering leiden tot aanvullende eisen voor debehandeling van afvalwater.

1.3 Kosten

De voorzieningen voor de behandeling van afval-

water vormen in Nederland qua kosten de grootste

milieuhyginische activiteit. In de periode 1960-

1990 is door de overheid voor circa 4.000 MEuro

in zuiveringstechnische werken (grotendeels

zuiveringsinrichtingen en ca. 25% transportleidin-

gen en gemalen) genvesteerd. Het bedrijfsleven

investeerde hierin navenant.

In de afgelopen 15 jaar kwam daar nog eens 4.000

Meuro bij en ook in de toekomst zal het jaarlijkse

investeringsniveau (voor uitbreiding en vervan-

ging) zeker circa 300 MEuro bedragen. De totale

kosten voor het communale zuiveringssbeheer

bedragen circa 900 MEuro per jaar.

2. Samenstelling afvalwater

2.1 Water en verontreinigingen

Allereerst enkele algemene begrippen:

- H2O

- dipool

- vast, vloeibaar, gas (0C, 100C)

- dichtheid (1.000 kg/m3)

- warmte: specieke warmte 4,18 kJ/(kg.C);

verdampingswarmte 2.250 kJ/kg

- viscositeit: 1,0 mPa.s bij 20C

- verontreinigingen: opgelost (< 10 nm), collo-

daal (10 nm-1 m), zwevende stof (> 1 m)

- water als oplosmiddel: gassen (wet van

Henry), vloeistoffen (mengbaarheid)

- ionisatie: ionen, zuren, basen

- oxidatie-reductie

- biologie: bacterin, pathogenen, substraat,

nutrinten

meer informatie: OD Chapter 1

2.2 Afvalwater

Afvalwater dat op een openbare rioolwaterzuive-

ringsinrichting (rwzi) wordt behandeld kan diversebronnen hebben. De inuentstroom van de rwzi

bestaat voornamelijk uit het afvalwater van huis-

houdens en bedrijven (het communale afvalwater);

daarnaast zijn industrien afvalwaterlozers op de

rwzi. Meestal behandelen grote industrien of in-

dustrieterreinen hun afvalwater in een particuliere

afvalwaterzuiveringsinstallatie (awzi) voordat het

geloosd wordt op de rwzi of op het oppervlak-

tewater. Het afvalwater van puur communale

oorsprong is redelijk constant van samenstelling.

Indien industrien op de rwzi zijn aangesloten is

de samenstelling gevarieerder afhankelijk van

het type industrie en de bedrijfsvoering. Al deze

afvalwaterstromen voeren verontreinigingen met

zich mee die de (biologische) omvang van de rwzi

bepalen.

Naast deze aanvoer tijdens droogweer (droog-

weeraanvoer: dwa) is natuurlijk de afvoer van re-

genwater (regenweerafvoer: rwa) naar de rwzi een

grote afvalwaterstroom. Deze stroom bepaalt ingrote mate de hydraulische omvang van de rwzi.


9/64

9


2.3 Afvalwaterproductie

Drinkwater dat op een bepaald moment aan het

leidingnet wordt onttrokken zal veelal niet onmid-

dellijk of pas na enkele minuten als afvalwater wor-

den geloosd. Men moet hierbij onder meer denken

aan de afvoer van het water uit een stortbak van

een toilet, van een bad, een wasmachine of een

vaatwasmachine. Er zal derhalve een vertraging

optreden. Ook zal er afvlakking optreden ten ge-

volge van het gedragspatroon van de bevolking;

in dorpen en kleine steden is dat gedragspatroon

gewoonlijk uniformer dan in grote steden, zodat

in grote steden, waar het watergebruik overigens

meestal hoger is dan in kleine steden, de afvlak-

king groter zal zijn.

Tenslotte treden er nog vertraging en afvlakking

op in het rioolstelsel; immers het duurt een zekere

tijd voor het afvalwater een rioolgemaal of een

rioolwaterzuiveringsinrichting bereikt. De laatste

verschijnselen zullen in vlak gelegen gebieden

signicanter zijn dan in hellende gebieden.

Er dient voorts nog op gewezen te worden dat in

een gemengd rioolstelsel afvalwater gebufferd kan

worden, hetgeen eveneens geldt voor de vuilwa-terriolen van een gescheiden stelsel, omdat een

aanmerkelijk deel van deze riolen om praktische

redenen een grotere diameter heeft dan hydrau-

lisch gezien noodzakelijk is.

Uiteindelijk komt het afvalwater dus met grote uc-

tuaties, maar dikwijls met een vast patroon op de

rioolwaterzuiveringsinrichting aan. Zie guur 2.1.

Met al deze factoren rekening houdende alsmede

met een hoger watergebruik op warme dan op

koude dagen kan men voor berekeningen van de

maximale uurhoeveelheid uitgaan van 1/12 - 1/14

van de gemiddelde dagelijkse hoeveelheid leiding-

water. De factor 1/12 geldt voor dorpen of kleine

steden en de factor 1/14 voor grote steden.

Bij het ontwerp van rioolwaterzuiveringen wordt

zodoende veelal uitgegaan van:

Qdwa-dag; dit is de gemiddelde dag-

afvoer in m3/d

(ofwel 120-140 l/inw.d) Qdwa-max; dit is de maximale uur-

afvoer in m3/h

= veelal Qdwa-dag/(12 14)

(ofwel 8 10 l/inw.h)

Qdwa-gem; dit is de gemiddelde uur-

afvoer in m3/h

= Qdwa-dag/24

(ofwel ca. 5 6 l/inw.h)

Qdwa-min; dit is de minimale uurafvoer

in m3/h = Qdwa-dag/48

(ofwel ca. 2,5 3 l/inw.h)

De maximale hoeveelheid afvalwater die door

de rioolwaterzuiveringsinrichting moet worden

verwerkt is afhankelijk van het (soort) rioleringssy-

steem. Als richtwaarde kan hier worden gesteld dat

de maximale hydraulische capaciteit van de rwzi

veelal 3 tot 5 maal de Qdwa-max kan bedragen.

Als conclusie kan worden gesteld dat de rwzi dus

bestand zal moeten zijn tegen grote hydraulische

uctuaties. Tevens is karakteristiek dat de maxi-

male aanvoer slechts gedurende 10 20% van

de tijd optreedt.

2.4 Samenstelling

De samenstelling van het afvalwater varieert

afhankelijk van het aangesloten gerioleerd ge-

bied (platteland, dorp, stad, industrie), het typerioolstelsel (gescheiden, gemengd, persleiding,

Figuur 2.1 - Het patroon van aanvoer van huishou-

delijk afvalwater


10/64

10


vrijvervalriool, lengte en helling van het rioolstel-

sel, staat van het riool: lekkage of drainage) en de

diverse lozingen. De belangrijkste componenten

in communaal afvalwater zijn weergegeven in

tabel 2.1.

N.B. In plaats van g/m3 wordt veelal mg/l ge-

bruikt.

De gemiddelde samenstelling van Nederlands

afvalwater is weergegeven in tabel 2.2.

Meer informatie: OD Chapter 2, par. 4.3.

2.5 Soorten verontreinigingen

Vele soorten verontreinigingen worden in afval-

water aangetroffen. De vele duizenden, slechts

gedeeltelijk bekende, substanties kunnen ondanks

hun verscheidenheid in een aantal groepen wor-

den onderverdeeld.

Biologisch afbreekbare verbindingen:

- koolstofverbindingen;

- stikstofverbindingen;

- andere verbindingen (bijvoorbeeld sulden).

Niet of moeilijk biologisch afbreekbare verbindingen:

- anorganische verbindingen (zouten, zuren,

basen, mineraal slib);

- organische verbindingen, te onderscheiden

in natuurlijke stoffen, zoals humusverbin-

dingen, en milieuvreemde stoffen, zoals

gechloreerde koolwaterstoffen en andere

persistente verbindingen.

Anorganische voedingsstoffen:

- fosforverbindingen;

- stikstofverbindingen;

- andere plantennutrinten.

Toxische stoffen:

- anorganische toxische stoffen, zoals verbin-

dingen van sommige metalen en metalloden;

- organische toxische stoffen, zoals bestrij-

dingsmiddelen en carcinogene verbindingen.

Radioactieve stoffen.

Pathogene organismen.

Vanzelfsprekend kunnen diverse stoffen in meer

dan n groep voorkomen.

chemisch zuurstofverbruik CZV (chemical oxygen demand: COD) in g O2/m3

biochemisch zuurstofverbruik BZV520 (bij 20C en 5 dagen, biochemical oxygen demand: BOD) in g O

2/m3

totaal stikstof Ntotaal

(total nitrogen: Ntotal

) in g N/m3

ammoniumstikstof NH4 (ammonia) in g N/m3

nitriet NO2

(nitrite) in g N/m3

nitraat NO3

(nitrate) in g N/m3

Kjeldahl-stikstof N-Kj (Kjeldahl-nitrogen) in g N/m3

totaal fosfaat Ptotaal

(total phosphorus: Ptotal

) in g P/m3

ortho-fosfaat Portho

(ortho phosphorus) g P/m3

drogestof ds (dry solids) in g ds/m3

totaal zwevendestof TSS (total suspended solids) in g ds/m3

chloride Cl- (chloride) in g /m3

sulde S2- (sulde) in g /m3

sulfaat SO42- (sulphate) in g/m3

Tabel 2.1 - Belangrijkste componenten in communaal afvalwater

parameter 1992 1995 1998 1999 2000

BZV520 (mg O

2/l) 196 185 173 185 180

CZV (mg O2/l) 533 510 456 480 470

N-Kj (mg N/l) 47,5 47,2 41,8 42,2 40,4

Ptotaal

(mg P/l) 7,8 7,6 6,7 6,6 6,3

debiet (10m3/d) 4,871 5.071 5.879 5.518 5.506

Tabel 2.2 - Samenstelling van afvalwater op Nederlandse rwzis


11/64

11


2.6 Industrieel afvalwater

Bij vele industrile processen wordt water gebruikt

en afvalwater geproduceerd. De hoeveelheden

en samenstelling van het afvalwater zijn sterk

gerelateerd aan de soort industrie. Ook de mate

van interne recirculatie en waterbeperking is van

grote invloed.

Enkele bijzondere aspecten zijn:

- seizoensbedrijven

- giftige stoffen

- scheiding van afvalwaterstromen

- egalisatie

- hergebruik, terugwinning van waardevolle

componenten

- thermische vervuiling.

Meer informatie: OD Chapter 2, par. 4.5.

2.7 Organische en anorganische stoffen

Organische stoffen bestaan hoofdzakelijk uit

koolstof en waterstof, gebonden met andere ele-

menten. In huishoudelijk afvalwater kunnen aan

koolstofverbindingen aanwezig zijn:

- koolhydraten, algemeen aan te duiden als(CH

2O)

n;

- vetten (esters van glycerine en vetzuren);

- eiwitten (verbindingen die naast C en H ook N

en soms P en S bevatten);

- ureum, dat met de urine wordt uitgescheiden:

CO(NH2)

2.

Andere koolstofverbindingen zijn bijvoorbeeld

fenolen, detergenten en pesticiden.

Uitgesproken anorganische stoffen in afvalwater

zijn zouten, zand, leem en as.

2.8 Afmetingen en bezinkbaarheid

De stoffen komen in sterk verschillende afmetin-

gen voor in het afvalwater.

Zo is sprake van zichtbare deeltjes of niet opge-

loste stoffen bij een afmeting van 0,1 m en groter.

Stoffen met een deeltjesgrootte tussen 1 en 100

nm worden colloidale stoffen genoemd. Opgeloste

stoffen hebben afmetingen van 1 nm of kleiner.

In tabel 2.3. wordt een overzicht gegeven van

de hoeveelheid verontreiniging van n inwoner

per dag.

De bezinkbare stoffen worden bepaald middels een

bezinkproef van 2 uur in een speciale conusvor-

mige trechter (Imhoff-glas) van 1 liter. Regelmatig

moet het glas gedraaid worden om te voorkomen

dat deeltjes zich aan de wand hechten. Op deze

wijze wordt het bezinksel in ml/l bepaald.

Het totaal gehalte aan opgeloste en niet-opgeloste

stoffen wordt bepaald door een monster in te dam-

pen en het restant daarna te drogen bij 103C; na

weging van het restgewicht kan de indamprest in

g/l of mg/l worden berekend.

Door ltratie kunnen de niet-opgeloste stoffen

worden gescheiden van de opgeloste stoffen; uit

het op het lter achtergebleven materiaal kan na

droging en weging de ltratierest in g/l of mg/l (=

niet-opgeloste stoffen) worden bepaald. Uit hetltraat volgt na indamping het gehalte aan opge-

loste stoffen.

De hoeveelheid anorganische stof aanwezig in

een monster afvalwater of slib, aangeduid met

gloeirest, wordt bepaald door de indamprest of de

ltratierest gedurende 45 min. in een oven bij een

temperatuur van 600C te gloeien. De hoeveelheid

organische stof of het gloeiverlies vindt men door

het gewicht van de gloeirest van het gewicht van

de indamprest af te trekken.

2.9 Slib

Slib is een verzamelnaam voor bezinkbare stof-

fen die worden afgescheiden bij het zuiveren van

afvalwater. Dit kan geschieden als primair slib bij

directe bezinking van afvalwater of als surplusslib

ontstaan bij biologische behandelingsprocessen.

Kenmerkend voor het slib is een grote fractie aan

organisch materiaal (ca. 50 - 80% van de totalestof). Tevens wordt door de slibmassa een grote

anorg. org. totaal

bezinkbaar 20 40 60

collodaal 10 20 30opgelost 50 50 100

totaal 80 110 190

Tabel 2.3 - Verontreinigingen in het afvalwater van

n inwoner per dag in grammen


12/64

12


hoeveelheid water in sterke mate gebonden (wa-

terhoeveelheid 95-99,5% van totaal).

Belangrijke karakteristieken bij slib zijn:

* massa;

* hoeveelheid.

ad massa

De massa van slib wordt veelal uitgedrukt in

drogestof eenheden. Drogestof is de gewichts-

hoeveelheid die achterblijft bij (ltratie gevolgd

door) indamping en droging bij een temperatuur

van 103C.

De drogestof kan verder worden onderverdeeld in

een organisch deel en een anorganisch deel door

gloeiing toe te passen bij 600C; het organisch

deel is het gloeiverlies, het anorganische deel de

gloeirest.

ad hoeveelheid

De hoeveelheid van het slib wordt uitgedrukt in vo-

lume eenheden; hierbij wordt dus tevens rekening

gehouden met de waterhoeveelheid.

De verbinding tussen deze twee grootheden wordtgevormd door:

- % ds, zijnde de gewichtsfractie van de droge-

stof t.o.v. het totaal gewicht (5% ds betekent 5

g ds op elke 100 g totaal);

- kg ds/m3, zijnde de massa aan drogestof per

volume-eenheid, ofwel concentratie.

Als het slib nog vloeibaar is, is de volumehoeveel-

heid nog redelijk goed te bepalen zodat beide

criteria dan (nog) bruikbaar zijn; indien het slib een

vaste vorm aanneemt, verliest de concentratie zijn

praktische waarde.

2.10 Zuurstof

Zuurstof is in water redelijk oplosbaar. De oplos-

baarheid is afhankelijk van de druk, de tempera-

tuur en het gehalte aan opgeloste stoffen (zie

guur 2.2).

De invloed van opgeloste stoffen is over hetalgemeen beperkt; zo bedraagt de zuurstofver-

zadigingswaarde 11,3, 10,7 en 9,0 mg O2/l bij

een chloridegehalte van respectievelijk 0, 5.000

en 20.000 mg Cl/l.

2.11 Zuurstofverbruikende stoffen

De zuurstofverbruikende stoffen kunnen in drie

groepen worden onderscheiden:

- organische koolstofverbindingen;

- ammonium-stikstof en organisch gebonden

stikstof;

- andere anorganische stoffen, zoals tweewaar-

dige ijzerverbindingen, nitrieten en suleten.

Om een indruk te krijgen van het gehalte aan or-

ganische koolstofverbindingen komt het meest

in aanmerking de bepaling van:

- het biochemisch zuurstofverbruik (BZV), d.w.z.

door middel van bacterin;

- het chemisch zuurstofverbruik (CZV), met

behulp van kaliumdichromaat.

Het zuurstofverbruik door ammonium-stikstof en

organisch gebonden stikstof wordt vastgesteld in

de Kjeldahl-bepaling.

Figuur 2.2 - Zuurstofgehalte en zuurstofverzadi-

gingspercentage in relatie tot de tempe-

ratuur (luchtdruk 101,3 kPa)


13/64

13


2.12 Biochemisch zuurstofverbruik (BZV)

Het biochemisch zuurstofverbruik, BZV, is de

hoeveelheid zuurstof in mg die nodig is om door

middel van bacterin de biochemisch oxydeerbare

bestanddelen aanwezig in 1 liter water om te

zetten. Men mengt een monster afvalwater met

zuiver water met een bekend zuurstofgehalte en

bepaalt, nadat het mengsel (meestal) 5 dagen op

een donkere plaats bij 20C is bewaard geweest,

hoeveel zuurstof verbruikt is voor de oxydatie van

de organische stof. De proef moet in het donker

worden uitgevoerd, omdat dan niet tegelijkertijd

zuurstofproductie door algen kan optreden. Er

zijn twee zuurstofmetingen nodig, namelijk n

voor en n na de proef. Naarmate het gehalte

aan biochemisch oxydeerbare stoffen groter is

zal meer zuurstof worden verbruikt. In de praktijk

gebruikt men meestal het BVZ205 dat wil zeggen

een oxydatie die 5 dagen duurt bij een tempera-

tuur van 20C. Dit betekent echter niet, dat alle

biochemisch oxydeerbare bestanddelen na 5

dagen door de bacterin geheel geoxydeerd zijn,

want voor volledige omzetting is een veel langere

tijd nodig.

Bij oxydatie langs biochemische weg worden heteerst die biochemisch oxydeerbare bestanddelen

geoxydeerd, die het gemakkelijkst door bacterin

als voeding worden opgenomen. Een geschemati-

seerd verloop van het zuurstofverbruik met de tijd

bij 20C is aangegeven in guur 2.3.

De biologische omzetting verloopt in twee trappen.

De eerste vloeiende kromme wordt de koolstoftrap

genoemd. Deze vangt onmiddellijk aan en is bij

20C na ongeveer 20 dagen geindigd. Het zuur-

stofverbruik, uitsluitend voor de oxydatie van de

koolstof, is aangegeven door de gestippelde lijn.

Bij het voorbeeld is het BVZ205 = 100 mg/l.

Door de koolstofoxydatie is na 20 dagen het

BVZ2020

= 146 mg/l = 1,46 BVZ205

De tweede of stikstoftrap, die ook met de naam

nitricatietrap wordt aangeduid, begint pas na circa

10 dagen en duurt zeer lang. De naam nitrica-

tietrap is ontleend aan het feit, dat in dit stadium

naast de oxydatie van nog resterende koolstofver-

bindingen, door een aantal stikstofverbindingen

ook zuurstof wordt verbruikt.

Teneinde verstoring door stikstofverbindingen (ni-

tricatie) te voorkomen wordt veelal allylthioureum

toegevoegd (= BZVatu

).

Per inwoner wordt dagelijks gemiddeld 54 g BZV

geloosd; na bezinking blijft nog ca. 35 g BZV in

het afvalwater over. Deze waarden kunnen af-

hankelijk van leefgewoonten en welvaart per landverschillen.

2.13 Chemisch zuurstofverbruik (CZV)

Bij de bepaling van het CZV worden de meeste

organische verbindingen langs chemische weg

vergaand geoxydeerd. Als oxydatiemiddel wordt

kaliumdichromaat gebruikt. Bij een monster voegt

men ter bepaling van het CZV:

- een bekende hoeveelheid kaliumdichromaat

(K2Cr

2O

7);

- een zekere hoeveelheid zilversulfaat (Ag2SO

4)

dat als katalysator bij de oxydatie dient;

- kwik(II)sulfaat (HgSO4) ter voorkoming van

oxydatie van chloride.

Na twee uur koken onder terugvloeikoeling in een

kolf wordt de overgebleven hoeveelheid kalium-

dichromaat bepaald. Uit het verschil tussen de

oorspronkelijke hoeveelheid kaliumdichromaat en

het restant kan de verbruikte hoeveelheid zuurstofworden berekend.

Figuur 2.3 - Geschematiseerd verloop van het bio-

chemisch zuurstofverbruik bij een tem-

peratuur van 20C


14/64

14


De verkregen resultaten zijn veel minder aan

schommelingen onderhevig dan de resultaten van

BZV-bepalingen. De afwijkingen kunnen worden

beperkt tot 3-5%. De aanwezigheid van toxische

stoffen heeft geen invloed op de analyseresultaten

en er vindt een nagenoeg volledige oxydatie van

cellulose en humuszuren plaats.

In het algemeen is het BZV van afvalwater lager

dan het CZV, daar bij de BZV-bepaling alleen de

afbreekbare stoffen en afhankelijk van de tijds-

duur nog slechts gedeeltelijk - door de bacterin

worden geoxydeerd.

Naarmate de BZV/CZV verhouding groter is, is het

afvalwater beter biologisch afbreekbaar. In vers

huishoudelijk afvalwater is de verhouding BZV :

CZV = 1 : 2,1.

2.14 Kjeldahl-stikstof

Stikstof kan in verschillende vormen voorkomen,

namelijk als organisch gebonden stikstof, zoals in

eiwitten (protenen) of de afbraakproducten ervan

(aminozuren), en in anorganische vorm, als NH3

(ammoniak) of NH4

+ (ammonium). Tijdens het

mineralisatieproces gaat de organisch gebondenstikstof eerst over in ammoniumionen (of ammo-

niak afhankelijk van de pH).

Het gehalte aan organisch gebonden stikstof en de

ammoniumstikstof in mg/l wordt bepaald volgens

de methode van Kjeldahl. Men spreekt dan ook

wel van Kjeldahl-stikstof.

De oxydatie van ammonium geschiedt in twee

trappen:

2NH4++ 3O

2-> 2NO

2-+ 2H

2O + 4H+

2NO2

-+ O2 -> 2NO

3-

2NH4++ 4O

2-> 2NO

3-+ 2H

2O + 4H+

Voor de eerste nitricatietrap is de bacteriesoort

Nitrosomonas nodig (nitrietvorming), terwijl in de

tweede nitricatietrap de bacteriesoort Nitrobacter

uitsluitend de vorming van nitraat veroorzaakt.

De nitricerende bacterin komen slechts lang-

zaam tot ontwikkeling en de reacties treden op

zolang de temperatuur niet te ver beneden 10C

daalt. De nitricatie houdt op als het zuurstofge-

halte tot circa 1 mg/l of lager is gedaald.

De dagelijks per inwoner geloosde hoeveelheid

stikstof kan worden gesteld op 10 g. Uit de reac-

tievergelijking volgt dat per gram stikstof 4,57 g

zuurstof wordt verbruikt.

2.15 Hyginische aspecten

Voor de bacteriologische beoordeling van water

in verband met de vraag of het met faecalin is

besmet wordt veelal gebruik gemaakt van het al

of niet aanwezig zijn van coli-bacterin. In 100 ml.

huishoudelijk afvalwater bevinden zich 106- 108

darmbacterin. Een groot deel daarvan bestaat

uit de in het algemeen onschuldige colibacterin.

In faeces kunnen ook aanwezig zijn bacterin die

darmziekten veroorzaken, zoals tyfus, paratyfus

(salmonellosen) in verschillende vormen en bacil-

laire dysenterie alsmede virussen, waaronder de

veroorzakers van kinderverlamming, geelzucht,

en wormeieren, van bijvoorbeeld lint- en spoel-

wormen, en kleine ingewandswormen. Bovendien

kan contact met afvalwater onder meer huidaan-

doeningen tot gevolg hebben.

Gezien de verscheidenheid aan pathogene or-

ganismen en virussen die kunnen voorkomen is

een routinebepaling van de aan- of afwezigheid

van verschillende soorten onmogelijk. Sommige

soorten komen voorts in geringe aantallen voor,

zodat de kans groot is dat het getrokken monster

deze niet bevat en onjuiste conclusies worden

getrokken. Om beide moeilijkheden te onder-

vangen bepaalt men het coli-gehalte; immers de

aanwezigheid van coli-bacterin wijst op faecale

verontreiniging en dat houdt de mogelijkheid in dat

pathogene bacterin en virussen aanwezig zijn.

Van de organismen behorende tot de coli-groep

-men spreekt ook van coliforme organismen of

coli-achtigen- is de echte coli-bacterie de Esche-

richia coli (E-coli) een nauwkeurig omschreven

organisme dat bij warmbloedigen in de darmen

voorkomt. Er zijn verschillende kweektechnieken

om deze coliforme organismen aan te tonen, waar-

bij gebruik wordt gemaakt van voedingsbodems.

Veelal gebeurt dat bij 37C (coliachtigen) of 44,5C(faecale coli,E-coli).


15/64

15


Qua orde van grootte kunnen enige cijfers bij-

dragen tot de begripsvorming over de mate van

hyginische kwaliteit van afvalwater. In afvalwater

komen gehalten voor van coliachtigen van 3 * 105

per ml; in efuent is het gehalte gedaald tot 6 x 103

per ml. Dit staat nog in schril contrast met de eisen

voor zwemwater (1/ml) en drinkwater (1/100 ml).

2.16 Lozingseisen

De lozingseisen binnen Nederland zijn vastge-

steld op basis van de WVO/Wet Verontreiniging

Oppervlaktewater, diverse AmvBs (Rijnactieplan

en Noorzeeactieplan) en de EU-richtlijnen voor

stedelijk afvalwater. De eisen staan in tabel 2.4.

2.17 Hergebruik

In sommige situaties (veelal in aride gebieden) is

het mogelijk het gezuiverde afvalwater weer nuttig

te gebruiken, bijvoorbeeld voor irrigatiedoeleinden.

Belangrijk is dan dat de hyginisch kwaliteit sterk

wordt verbeterd. Dit kan geschieden door het inzet-

ten van nazuiveringsstappen zoals efuentvijvers,

chloring en of ltratie.

Ook kunnen voor het hergebruik zelf specieketechnieken worden aangewend, zoals druppelirri-

gatie. Veelal is de hergebruikstrategie erop gericht

het contact met eetbare gewassen en vruchten

zoveel mogelijk te vermijden.

Naast voor irrigatie wordt gezuiverd afvalwater

in toenemende mate aangewend voor andere

(laagwaardige) toepassingen; te denken valt aan

proces- of koelwater voor industrien, spoelwater

voor toiletten en sierwater.

3. Ontwerpuitgangspunten

Een rwzi wordt in het algemeen ontworpen op de

hydraulische aanvoer (hydraulische capaciteit) en

de mate van vervuiling van het afvalwater (biolo-

gische capaciteit).

3.1 Biologische capaciteit

De mate van vervuiling van het afvalwater wordt

bepaald door de aangevoerde vracht organisch

materiaal (BZV of CZV) en de nutrinten (stikstof

en fosfaat). De vuilvracht wordt uitgedrukt per

inwonerequivalent (i.e.) of vervuilingsequivalent

(v.e.). In het algemeen wordt de denitie van i.e.

gehanteerd voor het huishoudelijk afvalwater en

v.e. voor industrieel of bedrijfsafvalwater. Ter ver-

duidelijking wordt meestal gesproken van aantal

i.e. 54 g BZV en aantal v.e. 136 g TZV (totaalzuurstofverbruik).

De verontreinigingsbelasting in inwonerequivalen-

ten wordt berekend volgens:

i.e. 54 g BZV/d = [BZV*Q] / 54

De verontreinigingsbelasting in vervuilingsequiva-

lenten wordt berekend volgens:

v.e. 136 g TZV/d = [(CZV+4,57*N-Kj)*Q] /136

Aangezien de vrachten aan verontreinigende stof-

fen per dag maar beperkt variren wordt veelal de

dagelijksevracht als uitgangspunt voor de dimen-

sionering genomen; er dient in sommige situaties

echter nog rekening te worden gehouden met

variaties over de dag en seizoensuctuaties.

3.2 Hydraulische capaciteit

Het hydraulische ontwerp van de rwzi wordt be-

paald door de aangevoerde debieten veelal in

hoeveelheid per uur- tijdens droogweer (dwa) en

regenweer (rwa) (zie 2.3).

De maatgevende regenweerafvoer naar de rwziwordt bepaald door dwa en de pompovercapaciteit

parameter eis met ingang

van

betreft

BZV5

20 20 nu

zwevendestof 30 nu

Ptotaal

2,0 nu rwzi < 100.000 i.e.

1,0 nu rwzi > 100.000 i.e.

N-Kj 20 nu

Ntotaal

10 nu nieuwe rwzi

> 20.000 i.e.

15 nu nieuwe rwzi

< 20.000 i.e.

10 vanaf 2005 bestaande rwzi

> 20.000 i.e.

15 vanaf 2005 betaande rwzi

< 20.000 i.e.

Tabel 2.4 - Lozingseisen binnen Nederland


16/64

16


(poc) van het eindgemaal of het inuentgemaal

van de rwzi. De ontwerpcapaciteit voor de rwzi

bedraagt globaal: Qmax = 30 50 l/(ie.h)

3.3 Gegevens van Nederlandse rwzis

Enkele karakteristieke gegevens over de commu-

nale afvalwaterbehandeling worden weergegeven

in tabel 3.1.

4. Rioolwaterzuiveringsinrich- tingen, algemene aspecten

Een rioolwaterzuivering moet:

- het afvalwater zodanig behandelen dat voldaan

wordt aan de lozingseisen. De inrichting moet

variaties in aard en hoeveelheid van het afval-

water kunnen opvangen;

- robuust geconstrueerd zijn;

- het afvalwater met een minimum aan jaarlijkse

kosten behandelen;

- minimale hinder voor de omgeving veroorza-

ken.

Omdat er verschillende soorten verontreinigingenin het afvalwater kunnen voorkomen, wordt het

afvalwater in diverse opeenvolgende stappen

behandeld (guur 4.1).

rwzi

- aantal 409 #

- ontwerpcapaciteit 24,8 106(inwonerequivalent 136 g TZV = i.e.)

- huidige belasting 21,7 106i.e.

- debiet 5,8 106m3/dag

inuent samenstelling (gemiddeld) efuentkwaliteit (gemiddeld)

CZV 456 mg O2/l CZV 51 mg O

2/l

BZV5

173 mg O2/l BZV

57 mg O

2/l

NKjeldahl

41,8 mg N/l NKjeldahl

6,6 mg N/l

Ntotaal

13,5 mg N/l

Ptotaal

6,7 mg P/l Ptotaal

1,8 mg P/l

slibproductie

totaal 350 106kg d.s./jaar

per i.e. 16 kg d.s./jaar = 44 g d.s./dag

per m3 165 g d.s.

energieverbruik

totaal 520 106 kWh/jaar

per i.e. 24 kWh/jaar = 2,7 Watt

per m3 0,25 kWh

Tabel 3.1 - Gegevens van Nederlandse rwzis (2001)

Figuur 4.1 - Mogelijke behandelingsstappen bij debehandeling van afvalwater


17/64

17


In tabel 4.1 wordt een overzicht gegeven van de

verontreinigingen die normaal in huishoudelijk

afvalwater voorkomen, de effecten die bij lozing

kunnen optreden en de mogelijk in te zetten pro-

cessen.

Een afbeelding van een rwzi wordt gegeven in

guur 4.2.

De voorzuivering richt zich op de verwijdering

van grove delen en zand; met name deze stof-

fen kunnen verderop in het zuiveringsproces

moeilijkheden veroorzaken (verstopping, slijtage,

etc.). Vervolgens worden de bezinkbare stoffen

afgescheiden (mechanische zuivering); overigens

kan deze stap soms ook achterwege blijven.

Daarna volgt de verwijdering van de opgeloste

en zwevende organische verontreinigingen op

biologische wijze; ook stikstof- en fosforverbindin-

gen kunnen hierbij worden verwijderd. Vervolgens

wordt het actiefslib in een nabezinktank afgeschei-

den. Daarna wordt het efuent veelal geloosd op

het oppervlaktewater. Als laatste trap kan een

vergaand of fysisch-chemisch zuiveringsproces

ingezet worden. Deze richt zich minder op de zuur-

stofbindende stoffen, maar meer op andere com-

ponenten (microverontreinigingen, zware metalen,

hyginische verontreinigingen, e.d.); onder deze

laatste categorie vallen actief-koolbehandeling,

ltratie, chloring, membraanltratie, ionenwisselingFiguur 4.2 - Overzicht van een rwzi (in aanbouw)

verontreiniging effecten bij lozing processen

a. grove deeltjes en bezinkbare stoffen afzetting van slib

rotting

zuurstofverbinding

zeven

bezinken

b. niet-bezinkbare, biologische afbreekbare stoffen zuurstofverbinding biologische behandeling

c. ammoniak (Kjeldahl-N zuurstofverbinding

giftig voor vissen

negatief voor drinkwaterbereiding

eutroring

biologische nitricatie

chemisch-fysisch

stripping

d. onopgeloste (zwevende stof) zuurstofverbinding

eutroring

microzeven

ltratie

e. anorganische voedingsstoffen (nutrinten

- nitraat

- fosfaat

eutroring

benvloeding zuurstofgehalte


biologische denitricatie

chemische precipitatie

biologische verwijdering

f. opgeloste, biologische resistente organische stoffen vergiftiging

vernietiging biotoop

accumulatie in voedselketens


actief-koolabsorptie

chemische oxydatie

g. opgeloste anorganische stoffen vergiftiging

vernietiging biotoop

accumulatie in voedselketens


ionenwisseling

electrodialyse

omgekeerde osmose

destillatie

h. pathogene organismen verslechtering hydinische kwaliteit desinfectie

Tabel 4.1 - Overzicht verontreinigingen, effecten behandelingssystemen


18/64

18


en chemische precipitatie. In de praktijk komt dit

nog maar nauwelijks voor.

Meer informatie: OD Chapter 24, par. 1.1. - 1.6.,

par. 3., par 4., par 5.

5. Roosters

Voor nadere informatie zie OD Chapter 9

5.1 Algemeen

Met het afvalwater worden onopgeloste delen

aangevoerd zoals hout, plastic en vezelmateri-

aal. Deze stoffen kunnen in het zuiveringsproces

ernstige problemen veroorzaken door verstop-

pingen van pompen en leidingen of het vormen

van drijagen, bijvoorbeeld in gistingstanks. De

afmetingen zijn meestal zodanig dat middels

een rooster of zeef verwijdering mogelijk is. De

plaats in het proces is meestal direct achter het

inuentgemaal.

5.2 StaafroostersStaafroosters bestaan uit een aantal evenwijdige

staven met een gelijke onderlinge afstand, bij een

grofrooster 50-100 mm, bij een jnrooster 5-20

mm. Het reinigen van de roosters, welke onder

een hoek van ca. 75 zijn opgesteld, geschiedt

door een roosterhark. Dit kan zowel handmatig

als automatisch gebeuren. Het roostergoed wordt

vaak via een bandtransporteur naar een contai-

ner afgevoerd of naar een roostervuilpers. Soms

wordt vooraf een verkleining toegepast. Dikwijls

wordt bij een rooster een omloopgoot aangebracht

waardoor het water wordt afgevoerd als het rooster

verstopt is; zie guur 5.1 en 5.2.

5.3 Dimensionering van staafroosters

Een van de belangrijkste procesparameters bij een

staafrooster is de weerstand die het rooster op de

waterstroom heeft. Als gevolg van de vervuiling zal

deze weerstand toenemen. Het weerstandsverlies

ten gevolge van de aanwezigheid van een schoonrooster is een functie van de snelheidshoogte, de

vorm, dikte en afstand van de roosterstaven en de

hoek waaronder het rooster is geplaatst. Teneinde

het weerstandsverlies, met name bij een vervuild

rooster, niet hoger te laten worden dan 10 20

cm, wordt als snelheid door het rooster veelal een

waarde van maximaal 0,6 1,0 m/sec aangehou-

den. De stroomsnelheid in de aanvoergoot moet

altijd zodanig hoog zijn dat geen zand bezinkt (>

0,4 0,5 m/sec).

5.4 Spleetwijdte

Afhankelijk van de spleetwijdte (afstand tussen

de staven) kunnen staafroosters worden onder-verdeeld in:

Figuur 5.2 - Staafrooster

Figuur 5.1 - Staafrooster met omloopgoot

C BA

A - RoosterB - GootC - Omloopgoot


19/64

19


* grofroosters met een spleetwijdte van 50 tot

100 mm

* jnroosters met een spleetwijdte van 3 tot 20

mm

Het grofrooster wordt hoofdzakelijk toegepast bij

het gemengd rioolstelsel voor het tegenhouden

van grote brokstukken zoals balken, planken etc.;

het wordt in het algemeen voor een jnrooster

opgesteld.

Bij een jnrooster wordt de spleetwijdte tussen de

roosterstaven zo klein mogelijk gekozen, opdat

zoveel mogelijk roostervuil wordt verwijderd. Dit

materiaal veroorzaakt anders in het biologisch

deel van de zuiveringsinrichting of de slibontwa-

teringsinstallatie processtoringen of wordt met het

efuent als zwevend vuil afgevoerd, hetgeen ook

ongewenst is.

5.5 Continurooster

Tegenwoordig worden vaak continuroosters

toegepast waarbij het rooster door het rioolwater

beweegt en daarbij het roostervuil meeneemt;

ook kan het roostervuil door een gecombineerdebeweging van de roosterdelen langzaam uit het

rioolwater worden verwijderd. Vooral bij deze typen

worden zeer geringe spleetwijdtes toegepast (3-8

mm); zie guur 5.3.

5.6 Zeven

Zeven worden bij zuivering van afvalwater als

jnrooster toegepast. Er zijn verschillende typen

in gebruik: n daarvan is de trommelzeef (guur

5.4). Deze zeef wordt bijvoorbeeld gebruikt bij

kippenslachterijen voor het verwijderen van ve-

ren en slachtafval. Een trommelzeef bestaat uit

een langzaam roterende trommel die van jne

perforaties is voorzien. De trommel wordt via een

vertragingskast door een elektromotor aangedre-

ven. Het te behandelen afvalwater wordt binnenin

de trommel gevoerd en door de geperforeerde

mantel afgevoerd naar buiten. De uitgezeefdedeeltjes blijven achter in de trommel en worden

door de draaiende beweging van de trommel

en de inwendige schroef naar het einde van de

zeeftrommel verplaatst en uitgeworpen. Meer nog

dan bij roosterinstallaties kan men op deze wijze

kleine deeltjes uit bedrijfsafvalwater of rioolwater

verwijderen.

5.7 Snijroosters

Een snijrooster is een combinatie van een rooster

en een snijmachine, waarbij het vuil onder water

wordt jngesneden (guur 5.5). Een snijrooster is

als het ware een trommel met horizontale spleten

die gewoonlijk 8-15 mm breed zijn. Deze stalen

cilindervormige trommel wordt door een elektro-

motor aangedreven en draait om een verticale as.

Het afvalwater vloeit van buitenaf de trommel bin-

nen door spleten, die in de wand van de trommel

zijn aangebracht en wordt aan de onderzijde van

de trommel afgevoerd. Aan de buitenzijde van detrommelwand bevindt zich een aantal messen vanFiguur 5.3 - Continurooster

Figuur 5.4 - Trommelzeef

a

b

cd

a inlaat ruwwaterb motor voor aandrijving trommelc verdeelbuisd zeeftrommel met rotatierichtinge afvoer afgezeefd vuilf afvoer gezeefd water

e

f


20/64

20


hard staal, die passen in de openingen tussen de

tanden van een stilstaande kam van hard staal.

Het tegengehouden vuil wordt door de waterdruk

tegen de draaiende trommel gedrukt, tussen de

kam en de messen jngesneden en via de spleten

door de trommel afgevoerd.

Deze methode is hyginisch, en daar het rooster-

vuil onder water blijft is de kans op stankversprei-

ding gering. Een voordeel is ook dat de installatie

beperkt van omvang kan zijn. Snijroosters hebben

als nadeel dat drijvend vuil, zoals ballen, kurken,

plastic voorwerpen, moeilijk door het snijmecha-

nisme worden gegrepen. Voorts worden de grovedelen niet uit het water verwijderd maar versneden;

verderop in de installatie kunnen dan ook diverse

deeltjes (plastic, haren, stof e.d.) weer samen-

klonteren (spinsel) en alsnog voor verstoppingen

zorgen.

Tegenwoordig worden de snijroosters vrijwel niet

meer toegepast. De voorkeur wordt gegeven aan

het verwijderen van de grove delen.

5.8 Roostervuilverwerking

De hoeveelheid roostervuil die door een jn staaf-

rooster of een zeef wordt tegengehouden, is af-

hankelijk van de aard en de samenstelling van het

afvalwater en kan dientengevolge sterk variren.

Vooral bij zware regenval zal deze hoeveelheid

nog belangrijk toenemen. Globaal bedraagt de

hoeveelheid roostervuil circa 50 liter per 1.000

inwoners per dag.

Het verzamelen en de wijze van afvoer van het

roostervuil zijn van groot belang. Bij roosters en

zeenstallaties wordt het roostervuil veelal ont-

waterd in een daartoe ontwikkelde pers, in een

gesloten container opgevangen en afgevoerd.

Het lek- en perswater wordt naar het riool terug-geleid. Het roostervuil kan ook, na verdichting,

in kunststof folie worden verpakt en naar een

stortplaats of vuilverbrandingsinstallatie worden

getransporteerd.

Een zeer belangrijk aspect bij de verwerking van

roostervuil is het vermijden van stank. Daartoe

worden de roosters en het transport van het

roostervuil veelal overkapt of in een apart gebouw

opgesteld. De gehele installatie wordt voorzien

van luchtafzuiging met reiniging van de afgezogen

lucht.

6. Zandvangers

Voor meer informatie zie OD Chapter 9

6.1 Algemeen

Er zijn diverse redenen waarom zand uit afvalwaterverwijderd moet worden:

Figuur 5.5 - Snijrooster

B C

A

D

E

F

A. kamB. SnijtandC. Opening voor effluentD MotorE. InfluentF. Effluenta


21/64

21


- ter verlenging van de levensduur van mecha-

nische onderdelen, vooral pompen;

- om te voorkomen dat het zand zich afzet in lei-

dingen en apparatuur, waardoor verstoppingen

ontstaan

- om te vermijden dat zich onder in de gis-

tingstank een zandpakket afzet, hetgeen de

nuttige inhoud van de tank verkleint.

In een zandvanger tracht men door een selectieve

bezinking zand en vergelijkbare minerale stoffen

met een korreldiameter > 0,15 mm te verwijderen,

terwijl uit hyginische overwegingen, in verband

met de afzet of stort van het verwijderde zand, het

rotbare materiaal in het afvalwater hoort achter

te blijven. De hoeveelheid zand, die op een rwzi

aangevoerd wordt, varieert afhankelijk van de

omstandigheden in het rioleringsgebied van 5 tot

12 l/inwoner per jaar.

De plaats van een zandvanger is bij voorkeur

helemaal aan het begin van het zuiveringsproces.

In geval van toepassing van een inuentgemaal

wordt de zandvanger om kostentechnische

en praktische redenen in het algemeen na het

opvoerwerk gesitueerd en dan nog vaak na de

(hark)roosters.In het geval van slibgisting wordt de zandvanger

tegenwoordig nogal eens in de sliblijn geplaatst,

bijvoorbeeld tussen de voorbezinking en de

voorindikking of tussen de voorindikking en de

slibgisting. Hierdoor wordt bespaard op de grootte

van de zandvanger; immers de te behandelen

slibhoeveelheid is aanzienlijk geringer dan het

totale afvalwaterdebiet; zie guur 6.1.

6.2 Dimensionering

Zanddeeltjes gedragen zich tijdens bezinking als

discrete deeltjes. Door de oppervlaktebelasting

van de zandvangers gelijk te nemen aan de be-

zinksnelheid van het zanddeeltje wordt een suc-

cesvolle bezinking gerealiseerd. Q/A wordt ook wel

oppervlaktebelasting genoemd; de diepte speelt

slechts een beperkte rol.

o

b

Q (max imaa l deb ie t )v =

A (o pperv la k v an de z andvanger

= v (bezinksnelheid zanddeelt je)

6.3 Gootzandvanger

De gootzandvanger (guur 6.2) bestaat in principeuit een lange goot die voorzien is van een recht-

hoekige overlaat. De gootzandvanger is geschikt

voor n bepaalde hydraulische belasting. Daar-

om worden wel diverse goten parallel gebouwd,

zodat - afhankelijk van de hoeveelheid aangevoerd

rioolwater - een of meer goten in bedrijf kunnen

worden gesteld. Het bezonken zand wordt verwij-

derd en afgevoerd. Bij het verwijderen van zand

wordt gebruik gemaakt van centrifugaalpompen in

daartoe geeigende uitvoering. De pompen worden

opgesteld op een wagen die in langsrichting over

Figuur 6.2 - Gootzandvanger

Figuur 6.1 - Zandvanger in de waterlijn (a) en in

de sliblijn (b)

rooster

snijrooster

zandvanger

bezinkingstank

slibverwerking

Q

Q

Q

zandvanger

bezinkingstank

slibverwerking

Q

a. zandvanger in waterlijn met staafrooster

b. zandvanger in waterlijn met snijrooster

zandvanger

bezinkingstank

QQ

slib

slibverwerking

c. zandvanger in de sliblijn


22/64

22


de zandvanger verrijdbaar is. Het zand wordt in

een bak gepompt, waarin, door uitwassen, de

aan het zand klevende slibdeeltjes van het zand

worden gescheiden. De organische stoffen wor-

den via een overloop naar de zandvanger of het

aanvoerriool teruggevoerd. Het zand kan met een

container worden afgevoerd (guur 6.3).

De dimensionering van een gootzandvanger wordt

bepaald door de maximale oppervlaktebelasting

van 40 m3/(m2.h); tevens moet de horizontale

stroomsnelheid circa 0,30 m/s bedragen.

Hoewel ook (grotere) slibdeeltjes bij deze op-

pervlaktebelasting zullen bezinken zullen deze

deeltjes ten gevolge van de horizontale snelheid

over de bodem meegesleurd worden en tenslotte

toch uitgespoeld worden terwijl de zanddeeltjes

wel achterblijven.

Teneinde een stabiele stroming te verkrijgen wordt

de lengte/breedte verhouding dikwijls 10:1 15:1

genomen.

6.4 Vlak- of Dorr-zandvanger

De Dorr-zandvanger bestaat uit een vierkante bakmet een diepte van circa 1 m. Deze zandvanger

heeft een platte, cirkelvormige bodem waarover

bodemschuivers draaien (guur 6.4). Het rioolwa-

ter wordt aan de ene zijde van de bak gelijkmatig

ingevoerd via instelbare stroomschotten. Vervol-

gens doorstroomt het water de bak in langsrichting

en wordt aan de tegenovergestelde zijde via een

overstort afgevoerd. Het bezonken zand wordt door de langzaam roterende tweearmige bodem-

schuivers getransporteerd naar een put die zich in

de langswand bevindt. Daarna stroomt het zand

met het spoelwater in een hellende spoelgoot

waarin een mechanische wasinstallatie is opge-

steld. Deze wassing kan zowel in gelijkstroom

als in tegenstroom plaatsvinden. Meer of minder

spoelwater vormen hierbij regelmogelijkheden.

Door wijziging van het overbrengingsmechanisme

of het aanbrengen van woelschotten kan de

snelheid en kracht van dit wasproces benvloed

worden.

Door de functiesplitsing tussen bezinking en hetwassen van het bezinksel kan de Dorr-zandvangerFiguur 6.3 - Gootvormige zandvanger met luchtlift

A

B

C

D

E

A. ZuigleidingB. MembraanpompC. DrukleidingD. ZandreservoirE. Zandafvoer (karretje)

A

B

C

D

dwarsdoorsnede langsdoorsnede

Figuur 6.4 - Vlakke zandvanger met mechanische

zandverwijdering en zandwasinrichting

(Dorr-Oliver)

doorsnede AA

doorsnede BB

doorsnede CC

A A

B B

C C

D

D

E

F

F

G

G

H

H

D. ToevoerkanaalE. Omloopkanaal

F. AandrijfkopG. SchraperarmH. Instelbare stroomverdelers en StroomgeleidingswandjesI. HarkJ. ZandafvoeropeningK. Vijzel met aandrijving

IJ

K


23/64

23


bij wisselende hydraulische belastingen worden

ingezet. Indien de oppervlaktebelasting zodanig

laag is dat ook slibdeeltjes bezinken worden deze

middels de wasinstallatie toch weer uit het zand

gewassen.

Bij de dimensionering wordt rekening gehouden

met in- en uitlaateffecten en verstoring door het

zandruimen. De oppervlaktebelasting (betrokken

op de vierkante bodem) wordt aangehouden op

30 m3/(m2.h) bij maximale aanvoer. Als praktische

waterdiepte wordt 0,8 1,0 m aangehouden.

6.5 Hydrocycloon

De hydrocycloon vindt toepassing voor zandaf-

scheiding uit meer geconcentreerde slibstromen,

bijvoorbeeld tussen de voorbezinking en de

slibindikker of gistingstank. De hydrocycloon is

een cylindervormig apparaat met een conisch

toelopende onderkant. De toevoer van het slib-

zand-watermengsel vindt tangentiaal plaats, dat

wil zeggen langs de omtrek (zie guur 6.5).

Door deze tangentiale invoer, welke onder druk

(5-10 ato) geschiedt, ontstaat in de cycloon een

spiraalachtige stroom waarbij de zwaardere zand-deeltjes door de centrifugale werking naar de bui-

tenkant worden geslingerd en via de conuswand

naar beneden glijden en aan de onderkant worden

afgevoerd (onderloop). De lichtere slibdeeltjes

komen via een opwaartse stroming in het centrum

van de conus samen met het meeste water aan

de bovenkant via een afvoer naar buiten. Via een

wasinstallatie kunnen uit de onderloop organische

deeltjes van het zand worden gescheiden en weer

naar het inuent van de installatie worden terug-

gevoerd.

Dimensionering geschiedt op basis van praktijk-

ervaringen en -regels.

7. Voorbezinking

zie voor meer informatie OD Chapter 10 par. 3

7.1 Inleiding

Na de zandvanger volgt dikwijls een voorbezink-tank. Hierin worden zoveel mogelijk bezinkbare

onopgeloste deeltjes afgescheiden. Dit slib wordt

primair slib genoemd.

Bij sommige installaties (type oxydatiesloot) wordt

geen voorbezinktank toegepast maar worden de

onopgeloste deeltjes ingevangen in het actief-slib

en daar gestabiliseerd.

Bij zanddeeltjes is voornamelijk sprake van kor-

relige deeltjes, die op eenduidige wijze bezinken

(discrete bezinking). Hiernaast kent men ook

bezinking van deeltjes die tijdens het bezinkings-

proces groter worden, door samenklontering of

uitvlokking (occulente bezinking). Dit proces kan

worden bevorderd door roeren, toevoeging van

chemicalin en biologische invloeden. Flocculente

bezinking treedt op bij hogere concentraties aan

onopgeloste stoffen; bij voorbezinking is dit zeker

het geval.

Figuur 6.5 - Hydrocycloon

A B

C

D

doorsnede A-B

doorsnede C-D

zand

slibslib-zandmengsel


24/64

24


7.2 Bezinking in de praktijk

Diverse varirende factoren benvloeden het

bezinkingsproces zoals dat zich in de praktijk

afspeelt. Het rendement van de bezinking hangt

af van:

- de afmeting en de vorm van de deeltjes;

naarmate de deeltjes groter zijn, geschiedt de

bezinking sneller;

- de dichtheid van de deeltjes; indien het verschil

in dichtheid van de deeltjes en de dragervloei-

stof groter is, verloopt de bezinking vlugger;

- de samenstelling van de suspensie;

- de concentratie van de suspensie; naarmate

de concentratie groter is, is het rendement van

het bezinkingsproces groter;

- de geschiktheid van deeltjes tot occulatie;

- de temperatuur; bij hogere temperaturen is de

viscositeit van de vloeistof lager;

- de diepte en de vorm van het bezinkingsreser-

voir;

- de afstand, die de vloeistof door het reservoir

aegt;

- de snelheid van de vloeistof;

- de invloed van de wind op het vloeistofopper-

vlak;

- de wijze waarop de vloeistof het reservoir bin-nenstroomt en wordt afgevoerd;

- het optreden van kortsluitingen, mede door het

feit dat de vloeistof reeds een, zij het gering,

verschil in dichtheid heeft.

Storing door turbulente stroming

In tegenstelling tot de bezinking in een ideaal

reservoir wordt in de praktijk de bezinking wel

benvloed door de turbulentie in het reservoir.

Wanneer er turbulentie optreedt zal een aantal

deeltjes opwervelen en wellicht met het efuent

worden afgevoerd en een aantal deeltjes eerder de

slibzone bereiken. De weg die een deeltje volgt zal

niet meer recht doch gebogen zijn, zoals in guur

7.1 schematisch is aangegeven. Door turbulentie

zal het rendement van het bezinkingsproces in

ongunstige zin worden benvloed.

De stromingstoestand wordt gekarakteriseerd

door het getal van Reynolds, dat lager dan 2000

dient te zijn.

Storing door kortsluitstromen

Wanneer in een bezinkingsreservoir kortsluitstro-

men, dode hoeken en neren voorkomen, is de

gemiddelde verblijftijd korter dan de theoretische.

Dit is bijvoorbeeld het geval als er een verschil in

dichtheid is van de vloeistof die zich in een reser-

voir bevindt en die welke wordt aangevoerd. Uit

guur 7.2 blijkt, dat de verblijftijd aanzienlijk korter

wordt dan de theoretisch verwachte.

Om de invloed van de kortsluitstromen zoveel

mogelijk te beperken is een goede verdeling van

de aan- en afvoer van de vloeistof noodzakelijk

alsmede een stabiel stromingspatroon. Onder

stabiele stroming wordt verstaan het herstel van

de oorspronkelijke stromingstoestand na het

optreden van een storing. De stabiliteit van eenstroming is hoger naarmate de verhouding tus-

Figuur 7.2 - Storing door kortsluitstromen

Q Q

Q Q2Vh

Q QQ QVh

Q QQ Q

2Vh

Figuur 7.1 - Storing door turbulentie

Q Q

AB

A bezinkingsweg met turbulentieB bezinkingsweg zonder turbulentie

A


25/64

25


sen de traagheidskrachten en de zwaartekracht

groter is. Naarmate de stroming stabieler is, is de

verdeling van de stroomsnelheid over de dwars-

doorsnede gelijkmatiger en zal na een opgetreden

storing de stroming zich sneller herstellen tot de

oorspronkelijke toestand. De verhouding tussen

de traagheidskrachten en de zwaartekracht wordt

weergegeven door het dimensieloze getal van

Froude, dat hoger dan 10-5dient te zijn.

Storing door uitschuring

In een ideaal bezinkingsreservoir hangt het ren-

dement van het bezinkingsproces uitsluitend afvan de oppervlaktebelasting v

o= Q/(B.L) en is

dus onafhankelijk van de diepte van het reser-

voir. Naarmate de diepte kleiner wordt neemt de

horizontale stroomsnelheid vh= Q/(B.H) toe en

op een bepaald moment wordt deze zo groot dat

reeds bezonken materiaal wordt opgenomen en

afgevoerd.

Veelal kan de opwerveling van reeds bezonken

deeltjes worden voorkomen door er voor te zor-

gen dat de horizontale snelheid vheen bepaalde

kritische snelheid vsniet overschrijdt. Deze v

s, de

sleepsnelheid, is voor zanddeeltjes 0,30 m/sec;

voor primair slib 0,03 m/sec en voor actief-slib

0,02 m/sec.

Flocculatie

Als gevolg van snelheidsverschillen kunnen twee

occulente deeltjes elkaar ontmoeten en zich

verenigen tot een groter deeltje, waarvan de

bezinkingssnelheid groter is dan van de beide

componenten (guur 7.4). Flocculente bezinkingwordt bevorderd door turbulentie.

Niet alleen de oppervlaktebelasting bepaalt, afge-

zien van storingen, dus het rendement maar ook

de diepte van het bezinkingsreservoir; de verblijf-

tijd heeft dus een belangrijke invloed.

7.3 Ontwerpaspecten

Het belangrijkste ontwerpcriterium bij voorbezin-

kingstanks is de aan te houden oppervlaktebe-

lasting. In het algemeen wordt uitgegaan van 1,5

- 2,5 m3/(m2.h) bij maximale aanvoer. Indien de

maximale aanvoer slechts een beperkte invloed

heeft op het aanvoerpatroon worden nog hogere

waarden (tot 4,0 m3/(m.h)) toegepast.

Als verblijftijd wordt een minimale waarde van 1

1,5 uur aangehouden.

De optimale diepte ligt tussen 1,5 m (kleine tanks)

en 2,5 m (grote tanks). Bij rechthoekige tanks moet

de verhouding diepte/lengte circa 1:20 bedragen;de breedte/lengte verhouding moet minimaal 1:4

zijn en bij voorkeur 1:5 1:6.

Wat betreft de minimale en maximale afmetingen

van de tanks geldt het volgende:

* ronde tanks

diameter minimaal 20 m

maximaal 60 m

optimaal 30-40 m

bij kleinere tanks (D


26/64

26


De afvoer van het afvalwater uit een bezinkings-

reservoir vindt in het algemeen plaats via n of

meerdere overstorten. Bij het verlaten van het

reservoir ondergaat de vloeistof een versnelling.

Teneinde de stabiliteit van de stroming in het re-

servoir niet in gevaar te brengen, dient de afvoer

gelijkmatig te geschieden en mag de zogenaamde

mesbelasting bepaalde waarden niet overschrij-

den. Onder mesbelasting wordt verstaan de afvoer

van efuent (m3) per eenheid van lengte van de

overstort (m) gedurende een bepaalde tijd (h).

Indien de mesbelasting te hoog is, kunnen lichte

stoffen met het overloopwater uit het reservoir wor-

den afgevoerd. Als maximum toelaatbare waarde

van de mesbelasting van voorbezinkingstanks

wordt 10 15 m3/(m.h) aangehouden.

Tevens moet er voor gezorgd worden dat de ge-

middelde snelheid van de slibruimers voldoende

laag is; in ieder geval moet de ruimer geen op-

werveling van reeds bezonken slib veroorzaken.

Als omtreksnelheid voor de slibruimer bij ronde

tanks wordt daarom max. 0,06 0,07 m/sec aan-

bevolen, en als snelheid bij rechthoekige tanks

ca. 0,03 m/sec.

De afvoer van het bezonken slib vindt veelal con-tinu of semi-continu plaats; vanuit de verzamelgoot

of trechters wordt het slib regelmatig en in ruime

mate verpompt naar de voorindikkers; voorkomen

moet worden dat het slib zich gaat ophopen in de

voorbezinktank (stank, rotting e.d.).

7.4 Ronde tanks

Bij ronde bezinktanks wordt het afvalwater in

het midden ingevoerd en via een goot aan de

buitenomtrek afgevoerd. In guur 7.5 is ook een

dwarsdoorsnede getekend. Boven de tank draait

een brug langzaam rond met hieraan bevestigd slib-

ruimers, die het slib op de bodem langzaam naar

de centrale slibtrechter in het centrum schuiven,

van waaruit het wordt afgevoerd. De bodem is licht

hellend uitgevoerd. Vr de overstortrand bevindt

zich een duikschot om het drijvend vuil tegen te

houden. Dit drijvend vuil (veelal vet) wordt met

een drijaagruimer, die aan de brug is bevestigd,

in een drijaagput geschoven.

Belangrijk aspect is de invoer van het afvalwater in

de tank. De instroomenergie moet zoveel mogelijk

en zo snel mogelijk worden vernietigd teneinde

wervelingen te voorkomen. Daarbij moet bedacht

worden dat de ingaande vloeistof veelal een snel-

heid heeft van ca. 1 m/sec, die moet worden terug-

gebracht naar minder dan 2 3 cm/sec. Hiertoe

worden inlooptrommels en verdeelinrichtingen

toegepast.

7.5 Rechthoekige tanks

Rechthoekige bezinkinstallaties bestaan uit een

bassin met vlakke of licht hellende bodem, voor-

zien van een inlaat- en uitlaatconstructie. Boven-

dien wordt vaak een duikschot toegepast om de

drijaag tegen te houden (guur 7.6).

Figuur 7.5 - Bezinkingsreservoir met een cirkelvormige plattegrond met slibschuiver en drijaagafstrijker

A

B

C

D

E

A. Aanvoer afvalwaterB. DrijflaagstrijkerC. DrijlaagbakD. Slibschuiver

E. Slibafvoer


27/64

27


Het op de bodem bezonken slib wordt in een

slibtrechter geschoven die zich aan de inlaatzijde

bevindt. Onder hydrostatische druk wordt het

daarna afgevoerd via een buis die in de trechter

uitmondt. Natuurlijk kan het slib ook met pompen

worden weggevoerd.

Bij rechthoekige voorbezinktanks worden voor de

slibruiming veelal kettingruimers toegepast. Deze

bestaan uit een aantal evenwijdige schuiverbladen

met een bladlengte gelijk aan de bassinbreedte.

De schuiverbladen zijn bevestigd aan twee eind-

loze transportkettingen. Beide transportkettingen

lopen over twee kettingwielen die aan de uiteinden

van het bassin onder water gemonteerd zijn. Een

van de kettingwielen wordt via een overbrenging

door een elektromotor aangedreven. De schuiver-bladen worden door de transportkettingen langs

de bassinbodem getrokken in een richting tegen-

gesteld aan de stroomrichting van het rioolwater

en schuiven het slib continu in de slibtrechter

aan de aanvoerzijde van het bassin. Bij de terug-

gaande beweging liggen de transportkettingen

meestal boven de waterspiegel van het bassin.

Sommige kettingruimers voeren door middel van

de schuiverbladen op de terugweg de eventueel

aanwezige drijaag mee in de richting van de

bassinuitlaat, waar de drijaag door het duikschot

wordt tegengehouden. De drijaag wordt met een

kantelmechanisme verwijderd.

8. Oxydatiebedden

Voor een uitgebreide beschrijving van oxydatie-

bedden en andere vergelijkbare systemen zie OD

Chapter 11, par 2.

8.1 Algemeen

In guur 8.1 is de opbouw van een oxydatiebed

weergegeven. Het bed is opgebouwd uit een

cilindervormige bak met een hoogte van 2 - 4

m en is voorzien van een geperforeerde vloer.

Het oxydatiebed is nagenoeg geheel gevuld met

vulmateriaal dat bestaat uit brokken lavaslak,

gebroken kiezel of ander geschikt materiaal. Het

te zuiveren afvalwater wordt door middel van een

draaisproeier over het bovenoppervlak van de

vulling verspreid en sijpelt dan over en tussen

het vulmateriaal door het oxydatiebed. Via de

drainvloer en de aoopgoot wordt het gezuiverde

water afgevoerd naar de nabezinktank.

8.2 Biologische huid

Op het vulmateriaal van een ingewerkt oxydatie-

bed bevindt zich de zogenaamde biologische huid,

bestaande uit een arobe en een anarobe laag

(guur 8.2). De biologische huid bestaat uit een

slijmachtige substantie waarin en waarop naast

bacterin en andere organismen ook de resten van

afgestorven cellen en andere niet of moeilijk af-

breekbare stoffen, zoals humusachtige producten,

voorkomen. Op deze bacteriehuid leven tevensprotozon die bacterin consumeren. Voorts treft

men op en tussen het vulmateriaal algen, larven

en grotere wormen (tubifex) aan. Dieper in het

oxydatiebed domineren de bacterin, agellaten

en protozon.

Figuur 8.1 - Oxydatiebeddetail drainagevloer

Figuur 7.6 - Rechthoekige bezinkinstallatie

slibafvoer

nfluent effluent

bezinkingsreservoir

kettingruimer


28/64

28


Het bezonken afvalwater vloeit in dunne lagen over

het arobe laagje van de biologische huid. Uit de

passerende vloeistof vindt absorptie van opgeloste

stoffen, aanwezig in het bezonken afvalwater, in de

biologische huid plaats, terwijl door de vloeistoflm

tevens afbraakproducten gevormd bij de hydrolyse

en oxydatie en van organische stoffen, die eerder

werden geabsorbeerd, worden afgevoerd. Voor de

oxydatie van organische stoffen in de arobe laag

is zuurstof nodig die zich in de luchtstroom bevindt

die door het oxydatiebed trekt. Het oxydatieproduct

CO2verdwijnt naast de afvoer via het water tevens

uit het oxydatiebed met de wegstromende lucht.

De aangroei van de huid vindt voornamelijk plaats

daar waar contact van afvalwater met de biologi-

sche huid optreedt en derhalve de concentratie

van organische stoffen het hoogst is. Dientenge-

volge is de zuurstofbehoefte daar het grootst en is

de overblijvende zuurstof die in de diepere lagen

doordringt gelimiteerd. Dit betekent dat de arobe

laag niet veel dikker kan worden dan 1-3 mm, en

de laag die daar onder zit, anaroob is.

De inbedrijfstelling van een oxydatiebed duurt in

de zomer circa 2 maanden en gaat sneller dan in

de winter omdat dan hogere organismen, zoals

larven en wormen, zich niet kunnen ontwikkelen.

De beste tijd om een oxydatiebed in bedrijf te stel-

len is derhalve het voorjaar.

In een oxydatiebed verandert aldus de samen-

stelling van de ora en de fauna met de diepte.

In de bovenste laag, waar het voedselaanbod

het grootst is, ontwikkelen zich veel (heterotrofe)bacterin en protozon en ook hogere organis-

men. Naar beneden zullen bacterin en protozon

de overhand krijgen. Eventuele nitricatie vindt

in de onderste laag plaats waar de (autotrofe)

nitricerende bacterieora tot ontwikkeling kan

komen doordat de organische verontreinigingen al

grotendeels zijn afgebroken en doordat voldoende

zuurstof aanwezig is. In elke zone kan zich dus een

volledig aan de daar heersende milieuomstandig-

heden aangepaste en gespecialiseerde ora van

micro-organismen ontwikkelen.

De aangroei van de biolm op het vulmateriaal

gaat zo lang door tot afstoting plaatsvindt als

gevolg van:

- afspoelende werking van het opgebrachte

water

- de activiteit van hogere organismen

- de gasontwikkeling in de onderliggende ana-

robe lagen

- endogene vertering van de bacteriemassa.

Als gevolg hiervan kan onder in het bed een ge-

deeltelijke uitrotting van de huidrestanten, het slib,

optreden. Het slib dat zowel aroob als anaroob

tamelijk goed gemineraliseerd of gestabiliseerd is,

duidt men wel aan met de naam humusslib.

8.3 Vulmateriaal

De biologische huid waarin de afbraak van de oxy-

deerbare stoffen in het afvalwater plaatsvindt moet

zich kunnen vormen op het in de oxydatiebedden

aanwezige vulmateriaal.

Hieraan worden de volgende eisen gesteld:

- goede hechtingsmogelijkheden voor de biolo-

gische huid

- gelijkmatige verdeling van de lucht- en water-

stromen

- groot aanhechtend oppervlak per volume-een-

heid

- voldoende grote vrije ruimte voor de afvoer van

losgespoelde biologische huid

- het materiaal mag de groei van micro-organis-

men niet remmen

- het materiaal mag niet vergruizen of slijtage

vertonen

Figuur 8.2 - Biologische huid op het vulmateriaal

van een oxydatiebed

vulmateriaal

anarobebiologischehuid

arobebiologis

chehuid

afvalwater

anorganische stoffen

CO2H2SNH3

O2

organisch materiaal

lucht


29/64

29


- chemisch en biologisch inert voor aantasting

door afvalwater, micro-organismen en afschei-

dingsproducten.

De belangrijkste begrippen om vulmaterialen te

karakteriseren zijn:

* het specieke oppervlak, het oppervlak be-

schikbaar voor aangroei per volume-eenheid

in m2/m3

* de porositeit, ofwel de holle of vrije ruimte in %

* het gewicht van het materiaal in kg/m3, zowel

in ongebruikte als in gebruikte vorm

* materiaaleigenschappen zoals:

- aard (glad of poreus)

- korrelgrootte (diameter)

- uniformiteit (zo gelijk mogelijk)

- vorm van de brokken

In Nederland wordt hoofdzakelijk lava als vulma-

teriaal toegepast vanwege de kosten en de ruwe

poreuze structuur waardoor een goede hechting

en een intensief contact tussen slib, lucht en water

wordt verkregen. De grootte van de lavabrokken

moet een compromis zijn tussen enerzijds een

grote vrije ruimte om verstoppingen te voorkomen

(dus grote brokken) en anderzijds een groot speci-ek oppervlak, een homogene verdeling van lucht

en water en een lange contacttijd (ofwel kleine

brokken). In het algemeen zijn de brokken 5-8 cm

groot. Het speciek oppervlak is hierbij circa 80-

100 m2/m3en de vrije ruimte is circa 40%.

De laatste 20 jaar worden in toenemende mate

kunststofvulmaterialen gebruikt, die momenteel

in vele uitvoeringsvormen worden gefabriceerd.

De voordelen zijn een laag speciek gewicht (incl.

biologische huid en aanhangend water 250-400

kg/m3 tegen 2000 kg/m3 voor lavaslakken), de

grote vrije ruimte (90-98%) en het grote speciek

oppervlak (100-230 m2/m3). Hierdoor kunnen lich-

tere constructies worden toegepast. Bovendien

kunnen hogere oxydatiebedden worden toegepast

(tot 10 m hoog), waardoor de installatie compacter

is, de contacttijd langer en de spoelwerking groter.

Bij voorkeur worden vulmaterialen toegepast met

doorlopende reactievlakken of losgestorte ringen

met een zeer open structuur (zie guur 8.3).

8.4 Constructieve aspecten

Wanden

De wanden van het bed moeten bij voorkeur ge-

sloten zijn, zodat een zekere schoorsteenwerking

kan optreden als gevolg van het verschil in tem-

peratuur in en buiten het bed. Bovendien steunt

de wand het vulmateriaal en is er minder kans op

bevriezing langs de periferie van het bed. Onderin de wand moeten openingen aanwezig zijn voor

de aan- en afvoer van lucht. Het totale oppervlak

van de openingen moet 0,5-1% van het vloerop-

pervlak zijn.

Figuur 8.3 - Kunststofvulmaterialen voor oxydatiebedden


30/64

30


Vloer

De vloer bestaat feitelijk uit twee delen, namelijk

een geperforeerde vloer bestaande uit geprefabri-

ceerde elementen waarop het vulmateriaal steunt

en een lager liggende dichte vloer die de geperfo-

reerde vloer draagt en voor de waterafvoer dient.

De gezamenlijke oppervlakte van de perforaties

moet circa 15% van het vloeroppervlak zijn.

Sproeien

De gelijkmatige verspreiding van het water over

het oppervlak kan geschieden door vaste sproei-

ers, door rijdende sproeiers als rechthoekige bed-

den worden toegepast of met draaiende sproeiers

bij bedden van cirkelvormige plattegrond. De

beweging van de laatstgenoemde sproeiers wordt

veroorzaakt door de overdruk van het water vol-

gens het principe van het waterrad van Segner.

Hiervoor is een extra opvoerhoogte van 0,6-0,8 m

van het afvalwater nodig. Sproeiers kunnen ook

mechanisch worden aangedreven, waarbij geen

extra opvoerhoogte nodig is.

Verdeling afvalwater

Het afvalwater, dat wordt aangevoerd door een

leiding onder de vloer van het oxydatiebed, gaatin het midden door een stijgbuis omhoog, die in

sproeiers eindigt, waarvan de einden tot de omtrek

van het bed reiken. De armen zijn aan een zijde

voorzien van ingeboorde gaatjes, waardoor het

water wegvloeit. Voor een gelijkmatige versprei-

ding moeten de gaatjes zo klein mogelijk zijn en

het aantal zo groot mogelijk. Om verstoppen te

voorkomen mogen de gaatjes echter niet te klein

zijn. Daarom past men bij de moderne sproeiers

gaten toe met een diameter van 1-1 cm. De

uitlopende straal vloeit over een plaatje of tafeltje

waardoor een waterlm ontstaat, zodat een goede

verspreiding en beluchting wordt verkregen.

Bij de waterverdeling spelen diverse factoren een

rol, zoals de weerstandsverliezen in de sproeigaat-

jes, de weerstandsverliezen door de leiding, de

centripetale (middelpuntvliedende) kracht (die

direct afhankelijk is van de draaisnelheid en dus

indirect een functie is van de uitstroomsnelheden)

en de verdeling en grootte van de sproeigaatjesover de armlengte.

Belangrijk aspect is tevens de variatie in de hy-

draulische aanvoer van het oxydatiebed. Soms

kan de verdeling, die goed functioneert bij hoge

aanvoer, bij lage aanvoer duidelijk ongelijkmatig

worden.

Afmetingen

Om constructieve redenen (met name ten aanzien

van de draaisproeiers) kan de diameter van een

oxydatiebed maximaal ca. 40-45 m bedragen. De

hoogte van het vulmateriaal wordt op minimaal 1,5

m maar dikwijls op 2 2,5 m aangehouden.

Voorbehandeling

Om te voorkomen dat verstopping van het lterbed

optreedt moet het te zuiveren afvalwater vooraf

ontdaan worden van grof vuil, zand, vet en be-

zinkbare stoffen.

8.5 Zuurstofvoorziening

De arobe afbraakprocessen behoeven een

ruime toevoer van lucht-zuurstof. Daartoe dient

voldoende lucht via het bovenoppervlak en via

de drainvloer te kunnen toetreden. De zuur-

stofvoorziening is bij doelmatig geconstrueerdeoxydatiebedden geen probleem als gevolg van

de luchtcirculatie (natuurlijke ventilatie) in het

oxydatiebed. Deze luchtcirculatie kan in twee

richtingen plaatsvinden:

a. Opwaartse stroming (van onder naar boven)

In de winter is het afvalwater en daardoor ook

de inhoud van het oxydatiebed warmer dan de

buitenlucht. De lucht in het oxydatiebed wordt

opgewarmd en stijgt op (schoorsteeneffect).

b. Neerwaartse stroming

In de zomer is het afvalwater en daardoor

ook de inhoud van het bed kouder dan de

buitenlucht. De lucht in het oxydatiebed wordt

afgekoeld en zakt (koude lucht is namelijk

zwaarder dan warme lucht).

In de zomer kan bovendien dagelijks de stroom-

richting van de lucht veranderen:

- s nachts van onder naar boven (effect a)

- overdag van boven naar beneden (effect b).

Bij een temperatuurverschil van 4C treedt reedseen luchtstroom op van 18 m3/m2.h, waarin 10-20


31/64

31


maa

CT3420_Afvalwaterbehandeling2008

Documents

Transcript of CT3420_Afvalwaterbehandeling2008